Тепловой расчет котла 160-140 ГМ. Пояснительная записка ТГТУ.140106.007.ТЭ-ПЗ. Поверочный тепловой расчет парового котла

• Название: Поверочный тепловой расчет парового котла
• Анкор: Тепловой расчет котла 160-140 ГМ
• Дата: 14.12.2021
• Размер: 1.62 Mb.
• Имя файла: Пояснительная записка ТГТУ.140106.007.ТЭ-ПЗ.docx
• Тип: Пояснительная записка; #302839
• страница: 1 из 8

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Энергообеспечение предприятий и теплотехника»
УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой «Энергообеспечение предприятий и теплотехника»

__________________ Н.П. Жуков

«___» _______________ 2013 г.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы»

на тему: «Поверочный тепловой расчет парового котла»
Автор работы: А.А.Никоненко группа СЭП-51

подпись, дата инициалы, фамилия

Специальность 140106 «Энергообеспечение предприятий»

(номер, наименование)

Обозначение курсового проекта ТГТУ. 140106. 007 КП

Руководитель проекта О. Н. Попов

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Работа защищена Оценка________________________________

Члены комиссии: О. Н. Попов

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

_________________________________________________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

_________________________________________________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Нормоконтролер _ (подпись, дата) (инициалы, фамилия)


Тамбов 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Описание конструкции котлоагрегата 4

1.1. Топочная камера 4

1.2. Барабан котла и сепарационные устройства 5

1.3. Пароперегреватель 7

1.4. Водяной экономайзер 9

1.5. Регенеративные воздухоподогреватели 9

2. Поверочный расчет котлоагрегата 11

2.1. Расчет объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания 11

2.2. Расчетный тепловой баланс и расход топлива 15

2.3. Расчет топочной камеры 18

2.4. Расчет пароперегревателей 21

2.5. Расчет регенеративного воздухоподогревателя 28

3.Аэродинамический расчет котлоагрегата 31

3.1. Расчет газового тракта 31

3.1.1. Сопротивление пароперегревателя 32

3.1.2. Сопротивление водяного экономайзера 32

3.1.3. Сопротивление регенеративного воздухоподогревателя 33

3.1.4. Расчет сопротивления газохода 33

3.1.5. Расчет сопротивления дымовой трубы 35

3.1.6. Расчет перепада давлений по газовому тракту 37

3.1.7. Выбор типоразмера дымососа. Определение его производительности,

напора и мощности привода 37

3.2. Расчет воздушного тракта………………….…………….…………….………………….38

3.2.1. Расчет сопротивления воздуховодов холодного воздуха 38

3.2.2. Расчет сопротивления калорифера 39

3.2.3. Расчет сопротивления воздухоподогревателя 39

3.2.4. Расчет сопротивления воздухопроводов горячего воздуха 39

3.2.5. Расчет сопротивления горелочных устройств 40

3.2.6. Расчет самотяги 40

3.2.7.Перепад полных давлений 41

3.2.8. Выбор типоразмера дутьевого вентилятора. Определение его производительности, напора и мощности привода 43

4. Расчет дымовой трубы 44

4.1. Расчёт высоты дымовой трубы по рассеиванию вредных веществ…………..….44

4.2. Расчёт дымовой трубы на создание естественной тяги………………...…………46

5. Расчет тепловой схемы котельной 47

Заключение 66

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 67



ВВЕДЕНИЕ

Научно-технический прогресс, интенсификация производства, повышения его технического уровня и улучшений условий труда в значительной мере определяется развитием энергетики.

В промышленности используется более 50 % всех видов энергоресурсов, в том числе до 65% вырабатываемой электроэнергии.

В настоящее время на тепловых паротурбинных электростанциях вырабатывается более 80 % электроэнергии, в качестве основных теплоносителей в быту и производстве используется пар и подогретая паром или дымовыми газами вода, получаемая в котельных установках. Для выработки пара используются паровые котлы различных конструкций.

1. Описание конструкции котлоагрегата

Котельный агрегат БКЗ-320-140 ГМ – однобарабанный вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией предназначен для получения пара высокого давления при сжигании газа (основное топливо) и мазута (резервное).

Параметры котла:

Номинальная производительность – 320 т/ч;

Минимальная производительность:

при работе на газе – 180 т/ч;

при работе на мазуте или на смеси газ-мазут – 220 т/ч;

Рабочее давление в барабане котла – 156 кгс/см²;

Давление перегретого пара – 140 кгс/см²;

Температура перегретого пара – 560 ;

Температура питательной воды – 230 .

Компоновка котлоагрегата выполнена по П-образной схеме. Топка является первым восходящим газоходом.

В верхнем горизонтальном газоходе расположена вторая, третья и четвертая ступени пароперегревателя (соответственно ширмовый пароперегреватель, предвыходные и выходные микроблоки). В нисходящем газоходе расположены первая ступень пароперегревателя (холодный пакет) и две ступени водяного экономайзера. Подогрев воздуха осуществляется в двух регенеративных вращающихся воздухоподогревателях (РВП), вынесенных за пределы котла.

Водяной объем котла – 50 м³; паровой объем котла – 33 м³.

1.1. Топочная камера

Топочная камера открытого типа, призматической формы, полностью экранирована трубами . Нижняя часть экранов выполнена из труб , сталь 12Х1МФ. Верхняя – из труб сталь 20.

Топка в горизонтальном сечении по осям труб противоположных экранов имеет следующие размеры: мм. Объем топочной камеры 945 м³.

Передний и задний экраны в нижней части образуют слабонаклонный, закрытый шамотным кирпичом под. Потолок топки и поворотной камеры экранированы трубами пароперегревателя. В верхней части трубы задней стены образуют аэродинамический выступ, который предназначен для улучшения аэродинамики газового потока на выходе из топки и частичной защиты ширм пароперегревателя от прямого излучения факела.

Экраны разделены на 18 самостоятельных циркуляционных контуров. Экранные трубы каждого контура входят в камеры . Камеры по воде и пару соединяются с барабаном котла опускными и пароотводящими трубами.

Подвод воды из барабана котла к нижним камерам экранов осуществляется трубами сталь 20. Пароводяная смесь из верхних камер фронтового и боковых экранов отводится в барабан трубами сталь 20.

Для повышения надежности циркуляции, пароводяная смесь из задних боковых экранов отводится трубами сталь 20.

Пароотводящие трубы заднего экрана, проходящие внутри газохода, выполнены из труб сталь 12Х1МФ, и служат подвесками заднего экрана. Остальные топочные экраны с помощью специальных подвесок подвешены к потолочной раме каркаса котла.

При нагревании топочные экраны свободно расширяются вниз.

Жесткость и прочность стен топки обеспечивается установленными по периметру топки горизонтальными поясами жесткости. Горизонтальные нагрузки от стен топочной камеры при случайных "хлопках" в топке воспринимаются основным каркасом котла через пояса жесткости и специальные скользящие крепления и упоры, не препятствующие тепловым расширениям экранов.

Топка оборудована 6 газомазутными горелками, расположенными в два яруса на фронтовой стене (по 3 горелки в каждом ярусе).

Подача распыленного мазута в топку осуществляется основными 6-ю мазутными форсунками механического распыливания производительностью по мазуту 3625 кг/час при давлении мазута до 30 кгс/см².

Производительность горелок по газу 4100 нм³/час.

1.2. Барабан котла и сепарационные устройства

Барабаны котлов сварной конструкции внутренним диаметром 1600 мм, толщиной стенки 90 мм выполнены из стали 16ГНМ.

Для обеспечения требуемого качества пара на котле применена схема двухступенчатого испарения.

Первую ступень испарения (чистый отсек) составляют барабан с фронтовым, задним и боковыми экранами, кроме задних половин передних боковых экранов, которые совместно с выносными циклонами составляют II ступень испарения. Каждый блок выносных циклонов состоит из двух камер (сталь 20).

Сепарационные устройства I ступени испарения расположены в барабане и представляют собой сочетание внутрибарабанных циклонов, барботажной промывки пара и дырчатых листов.

Вся питательная вода после водяного экономайзера поступает в питательные короба барабана, половина ее из питательных коробов направляется на промывочные листы, протекает по ним и сливается в водяной объем барабана, другая половина сливается непосредственно в водяной объем барабана помимо промывочных листов.

Пароводяная смесь из экранов, включенных в I ступень испарения, поступает во внутрибарабанные циклоны, где происходит отделение воды из пароводяной смеси. Вода, отсепарированная в циклонах, сливается в водяной объем барабана. Пар из циклонов поступает под промывочный дырчатый лист, поднимаясь вверх, проходит через слой питательной воды.

Дальнейшая сепарация пара происходит в паровом объеме барабана. Осушенный пар проходит через пароприемный дырчатый лист, обеспечивающий равномерную по длине барабана работу парового объема, и затем направляется в пароперегреватель котла.

Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны. В верхней части циклона имеется перфорированный пароприемный потолок для выравнивания подъемной скорости пара по всему поперечному сечению циклона. В нижней части циклона расположена антикавитационная крестовина, препятствующая образованию воронок и захвату пара в опускные трубы. Подвод пароводяной смеси в циклон выполнен тангенциально по отношению к внутренней образующей циклона.

Средний эксплуатационный уровень воды в барабане на 200 мм ниже геометрической оси барабана. По условиям надежности циркуляции в котле и нормальной его работы без ухудшения качества пара, допускаемые отклонения уровня в барабане от среднего не должны превышать от среднего. Барабаны котлов оборудованы двумя водоуказательными колонками. Предельно допустимый уровень в барабанах котлов составляет от среднего по водоуказательным колонкам.

Для обеспечения равномерного охлаждения тела барабана при остановах, а также для равномерного разогрева при растопках предусмотрена схема подачи насыщенного пара от постороннего источника. Для предупреждения перепитки котла в барабане установлена труба аварийного слива.

Для ввода и раздачи фосфатов внутри барабана имеется перфорированная раздающая труба.

Для обеспечения нормального солевого режима на котле предусмотрены:

а) линия снижения кратности солесодержание по ступеням испарения (эта линия соединяет водяной объем выносного циклона с нижней камерой бокового переднего блока (чистый отсек) топочной камеры);

б) линия выравнивания солесодержания воды в правой и левой части второй ступени испарения (эти линии соединяют водяной объем циклонов с нижней камеры противоположного соленого отсека);

г) линии непрерывной продувки нижних камер солевых отсеков.

Циркуляционная схема котла предусматривает глубокое секционирование экранов на контуры, что повышает надежность циркуляции.

Экраны разбиты на 18 самостоятельных контуров циркуляции.

1.3. Пароперегреватель

Пароперегреватель котла БКЗ-320-140 ГМ конструктивно выполнен четырехступенчатым. В верхнем горизонтальном газоходе расположена вторая, третья и четвертая ступени пароперегревателя, в нисходящем газоходе расположена первая ступень – “холодный пакет”. В целях снижения общей стоимости пароперегревателя за счет сокращения веса высококачественных и наиболее дорогих марок сталей в котлоагрегатах отдельные элементы пароперегревателя выполнены из различных по качеству сталей. Каждая из них в своей рабочей зоне температуры и давления используется максимально и имеет небольшой запас прочности.

В пароперегревателях расчетная температура пара уже близка к предельной по условиям прочности металла. Металл змеевиков пароперегревателя работает в очень тяжелых температурных условиях, практически на пределе своих механических свойств. Надежная работа пароперегревателя обеспечивается в том случае, когда температура стенки трубы не превышает максимально допустимого значения по условиям прочности металла (табл. 1.1).

Таблица 1.1 – Характеристики пароперегревателя

№ ступени	Наименование	Марка стали	Предельная температура металла змеевиков
I ступень	Холодный пакет	Ст.20 и 12Х1МФ	450 °С
II ступень	Ширмы	12Х1МФ	500 °С
III ступень	Предвыходные микроблоки	12Х1МФ	550 °С
IV ступень	Выходные микроблоки	12Х18Н12Т, на котлах ст.№ 6 и 7 – 12Х1МФ	585 °С

Пароперегреватель по характеру восприятия тепла делится на три части: радиационную, полурадиационную и конвективную.

Радиационную часть составляют трубы потолка, экранирующие потолок топочной камеры и поворотный газоход. Полурадиационную часть составляют 24 ширмы, расположенные на входе в поворотный газоход. Конвективная часть расположена в поворотном газоходе (третья и четвертая ступень пароперегревателя) и опускном газоходе ("холодный" пакет пароперегревателя). "Холодный" пакет пароперегревателя выполнен дренируемым.

Движение пара в пароперегревателе происходит двумя отдельными потоками. Для уменьшения температурных разверток пара применены переброс пара по ширине котла и перемешивание в камерах пароохладителя.

Движение пара в пароперегревателе котлов происходит по следующей схеме: из барабана по 12 трубам ст. 20, пар поступает в две камеры сталь 20, средних панелей потолочного пароперегревателя. Средние панели экранируют среднюю часть потолка котла и задней стенки поворотной камеры и выполнены из 149 труб сталь 20.

Пройдя средние панели, пар поступает в две камеры сталь 20, из которых по двум трубам сталь 20, направляется в две нижние входные камеры сталь 20, "холодного" пакета.

"Холодный" пакет выполнен из труб сталь 20, а выходные петли из стали 12Х1МФ.

Пройдя противотоком "холодный" пакет, пар поступает в две выходные камеры сталь 20, из которых попадает в два пароохладителя до ширм сталь 20, откуда по 12 трубам сталь 20, направляется в две камеры сталь 20 крайних панелей, экранирующих крайние части задней стенки поворотной камеры и потолка котла.

Панели выполнены из 150 труб сталь 12Х1МФ. Пройдя крайние панели, пар поступает в две камеры сталь 20 из которых по 12 трубам сталь 20, подается в 12 крайних ширм, выполненных из труб сталь 12Х1МФ. Из крайних ширм пар поступает в два пароохладителя сталь 12Х1МФ, второй ступени из которых по 12 трубам сталь 12Х1МФ, проходит в 12 средних ширм, выполненных из труб сталь 12Х1МФ. Пройдя средние ширмы, пар поступает в две камеры сталь 12Х1МФ, из которых по 12 средним предвыходным микроблокам, выполненных из труб сталь 12Х1МФ, подается в два пароохладителя третьей ступени 12Х1МФ.

После пароохладителей третьей ступени, пар поступает в 12 крайних предвыходных микроблоков, выполненных из труб сталь 12Х1МФ, из которых поступает в 12 крайних выходных микроблоков. Пройдя крайние выходные микроблоки, пар поступает в две смешивающие камеры сталь 12Х1МФ, из которых по 12-ти средним выходным микроблокам попадает по трубам сталь 12Х1МФ в паросборную камеру сталь 12Х1МФ. Выходные микроблоки выполнены из труб сталь 12Х1МФ. Выход пара двухсторонний.